电热式MEMS微镜驱动控制技术研究

发布时间：2017-11-17 22:12

  本文关键词：电热式MEMS微镜驱动控制技术研究

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【摘要】：微机电系统(MEMS)具有集成度高、体积小、功耗低、性能稳定和价格低廉等特点,现正逐步替代传统的机械结构与电路组成的电子元器件。其应用领域主要涉及信息通信、自动控制、航空航天、生物化学、医疗器械、消费电子以及军工产品等。 本文首先介绍了基于折叠式双S形反转串联驱动器结构的电热MEMS微镜原理及相关应用,并对驱动器的驱动原理进行了详细的阐述,分析了驱动器形变与镜面偏转间的内在关联；紧接着讨论了MEMS微镜系统的数学建模方法,通过引入热导和弹簧刚体模型归纳了多驱动器间的热传导和相互作用力导致的形变关系,并建立了多自由度微镜的静态模型；再次,通过驱动器电热响应与机械振动特性的分析,结合两者的传递函数推导出了微镜的动态模型,并将创建的模型通过实验进行了验证。 为了减小由微加工缺陷导致的各驱动器结构与特性的偏差,本文结合数据模型提出了一种误差控制方法,通过仿真软件获取经纠正的驱动信号来驱动微镜的偏转,达到控制补偿效果；为抑制系统响应的残余振动,提高微镜稳定时间以及器件在光开关或光衰减器应用中的性能,论文针对分解模型使用输入整形控制,达到了抑制系统残余振动的目的；最后论文就相干光成像系统(OCT)的微镜偏转方法进行了研究,提出了一种基于状态空间算法的控制方法,改善了微镜的静态和动态性能,实现了微镜的前馈式开环扫描纠正,达到了高质量OCT成像的目的。 基于以上的理论分析和控制方法研究,本文也给出了二维电热式MEMS微镜在光栅扫描、光开关和光衰减器以及OCT成像中的实验验证结果,验证了本文提出的微镜模型和控制方法的准确性与有效性。本文的研究成果对于电热式MEMS微镜在光学扫描、光通信和OCT成像方面具有重要的应用价值。
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH-39;TP273

【共引文献】

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本文编号：1197551